爱因斯坦光量子理论汇.ppt

1 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础 光电效应光电效应爱因斯坦光量子理论爱因斯坦光量子理论一、光电效应的实验规律金属及其化合物在光照射下发射电子的现象称为光电效应。逸出的电子为光电子,所测电流为光电流。光电效应现象是德国物理学家赫兹于 1887 年研究电磁波的性质时偶然发现的。当时赫兹只是注意到用紫外线照射在放电电极上时,放电比较容易发生,却不知道这一现象产生的原因。 2 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础爱因斯坦(Einstein) U AkG TKA 入射光线??? T 为真空管, K为发射电子的阴极, A为阳极,用一定频率和强度的单色光照射 K时, 金属将释放出光电子, 若在两极上加一定的电压 U , 则回路中就出现光电流。 3 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础伏安曲线 (1)光电流阴极 K 在单位时间内发射的光电子数与入射光的强度 I 成正比。 1I 2I i s1io 0U? AKU 321III?? 3I s2i s3i?一定) (?光电流 I 随U AK增大而增大,趋于饱和值 i s, 光电流与单位时间从阴极发射的光电子数成正比。 4 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础(2)截止频率对一定金属,只有入射光的频率大于某一频率ν 0时, 电子才能从该金属表面逸出,这个频率叫(红限)。如果入射光的频率小于截止频率则无论入射光强度多大,都没有光电子逸出。 5 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础几种金属的逸出功和红线不同物质的红线不同,多数金属的红线在紫外区。 6 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础(3)遏制电压当U AK =0 时, I≠0。因为从阴极发出的光电子具有一定的初动能,它可以克服减速电场而到达阳极。当U AK <0 并达到一定值时, I = 0 , 此时电压称为遏制电压 Ua。表明在此电压下,逸出金属后具有最大动能的光电子也不能到达阳极。此时有 0 22 1 eU m m?v i sio aU? AKU ? 7 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础(4)瞬时性光电效应具有瞬时性,响应速度很快,延迟时间不超过 10 -9秒。遏制电压与照射光的频率成线性关系。? 0? aU 01? 02? 03? 04? sCK aCW8 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础 ,饱和电流应该大, 光电子的初动能也该大。但实验上饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关,光电子初动能也与频率有关。 。但实验上光电流与红限有关。二、经典物理解释的困难 , 经典理论认为光能量分布在波面上,吸收能量需要时间,即光电子逸出金属表面所需能量应有一段时间的积累过程。 9 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础三、爱因斯坦光子假说和光电效应方程一束光是一束以光速运动的粒子流,这些粒子称为光子; 频率为 v的每一个光子所具有的能量为 hv , 它不能再分割,只能整个地被吸收或产生出来。 。??h?光子: 10 大学物理第三次修订本第15章量子物理基础 , 并根据能量守恒定律, 当金属中一个电子从入射光中吸收一个光子后,获得能量 hv,如果 hv大于该金属的电子逸出功 A ,这个电子就能从金属中逸出,并且有 2m2 1vmAh???——爱因斯坦光电效应方程式中是光电子的最大初动能。 2m2 1vm